王林李國胡瑾

（淮河流域水資源保護局 蚌埠 233001）

淺談水資源質(zhì)量自動監(jiān)測站設計因素

王林李國胡瑾

（淮河流域水資源保護局 蚌埠 233001）

本文探討了自動監(jiān)測站設計過程中應考慮的七個因素：指標體系、監(jiān)測站房設計、采樣及預處理系統(tǒng)設計、在線監(jiān)測儀器的選擇、信息采集和監(jiān)控設計、防雷設施、環(huán)境保護設計，以期對水質(zhì)自動站的建設提供參考。

水資源質(zhì)量 自動監(jiān)測站 設計 因素

1 概述

《中華人民共和國水法》的頒布實施為水資源管理與保護提供了法律依據(jù)，也對水行政主管部門的水資源質(zhì)量監(jiān)測工作提出了更明確、更高的要求。21世紀的水資源質(zhì)量監(jiān)測工作不僅要掌握江河湖庫水資源質(zhì)量的基本情況，還要實施最嚴格的水資源管理制度，根據(jù)水功能區(qū)管理的需要，提高水資源質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的機動能力、快速反應能力和自動監(jiān)測能力，提高應對突發(fā)性水污染事故的預測預報能力。近年來，淮河流域水資源保護局相繼建成并投入使用5座自動監(jiān)測站，運行情況良好。同時淮河流域省界及重點水資源質(zhì)量自動監(jiān)測體系正在建設中，這些項目的實施積累了一些自動監(jiān)測站設計方面的經(jīng)驗。

2 水資源質(zhì)量自動監(jiān)測站設計因素

水資源質(zhì)量自動監(jiān)測站（以下簡稱自動站）建設總體要求設計合理、經(jīng)濟實用、可靠、運行維護簡便、運行維護費用低、操作安全簡潔、符合我國的標準和規(guī)范或國際有關(guān)技術(shù)標準，滿足水資源質(zhì)量的實時連續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控的要求。具體設計實施時，應重點考慮以下因素：

2.1 指標體系

自動站監(jiān)測指標體系宜根據(jù)站址附近水系多年的水資源質(zhì)量情況、投資規(guī)模和技術(shù)上的可行性，考慮國家水資源質(zhì)量監(jiān)測指標體系和已建水資源質(zhì)量自動監(jiān)測站的指標體系。目前開展得比較多的項目有水溫、pH值、溶解氧、電導率、濁度、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和TOC 9個參數(shù)，重金屬、藻類和生物毒性等其他參數(shù)也開始被探索和使用。

2.2 監(jiān)測站房設計

站址宜選擇有代表性的斷面，并具備合適的建站條件，道路通暢，水電和通訊能滿足要求。盡量和水文站等單位相結(jié)合，達到量質(zhì)并重，有利于將來的管理，做到無人值守有人看護。收集分析站址附近各類勘察資料和水文資料，對各站房地址進行勘探和現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，確保站房和儀器設備的安全。

監(jiān)測站房根據(jù)實際情況，采用土建站房或者活動式可拆卸房。由于自動站多處于農(nóng)村，供電保證率低，為確保儀器設備運行安全，采用雙路供電系統(tǒng)以保證儀器設備運行和日常照明。站房內(nèi)配備空調(diào)、滅火器，接通水源、電話。

2.3 采樣及預處理系統(tǒng)設計

預處理工程設計包括取水工程和采樣工程。

取水工程主要由取樣水泵、取樣浮臺、取水管路、水樣前置過濾系統(tǒng)、沉沙池、除沙過濾系統(tǒng)、除藻系統(tǒng)、水樣分配單元、壓力流量監(jiān)控等組成。常用的采水方案有兩種：棧橋式采水和浮筒式采水。

當取水單元的水樣到達水樣分配單元后，經(jīng)過物理處理，進入采樣單元。采樣單元中的自動清洗采樣器通過程序設置，確定進樣量、進樣時間間隔、進樣流速、自動清洗時間、自動吹干時間等，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

采水裝置必須設計有效且易于維護的防藻除藻結(jié)構(gòu)。采水系統(tǒng)采用雙管路，采配水管路不能有漏氣并能夠自動沖洗。每個測量周期中，采水口到室內(nèi)配水閥的前端管路和后端的配水管路必須實現(xiàn)除藻劑的添加和壓縮空氣的閉環(huán)加溫沖洗功能，沖洗水流和實驗廢液的排放不能對取水口水體造成殘留影響。

2.4 在線監(jiān)測儀器的選擇

根據(jù)國內(nèi)外水資源質(zhì)量自動站儀器設備的性能情況，結(jié)合選定自動站斷面水體的污染類型和主要污染指標，確定自動站水質(zhì)監(jiān)測儀器類型。通常情況下，水溫、pH值、溶解氧、電導率、濁度等5個水質(zhì)監(jiān)測項目采用電極多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀的監(jiān)測方式；總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、TOC、重金屬、藻類和生物毒性等水質(zhì)參數(shù)采用抽水取樣、儀器分析的方式進行監(jiān)測。

在分析儀器的選擇上，應選擇采用標準分析方法生產(chǎn)的分析儀器，設備成熟定型、性能穩(wěn)定、經(jīng)濟合理、運行費用低、維護工作量少。為保證水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性，可以從儀器的基本性能和對比實驗兩個方面對分析儀器進行考核，結(jié)果應符合國家、行業(yè)有關(guān)技術(shù)標準和規(guī)范。

從近幾年全國自動站的建設情況看，國外一些儀器公司生產(chǎn)的儀器應用較為廣泛。不過有些參數(shù)的監(jiān)測方法還不適用于國內(nèi)標準，部分國外引進的自動監(jiān)測儀器在使用時，要根據(jù)國內(nèi)水體的實際情況，在實驗條件上作一定的改進。

2.5 信息采集和監(jiān)控設計

由于所處的工作點遠離城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，工作環(huán)境較為惡劣，自動站的工作會受到天氣變化、水位升降、流量變化、水體污染程度與漂浮物、供電系統(tǒng)穩(wěn)定性等多種因素的影響。從淮河流域已建的5座自動監(jiān)測站的運行維護的經(jīng)驗來看，由于自動站采取無人值守的工作方式，缺少適時的監(jiān)視系統(tǒng)，給系統(tǒng)的正常運行和維護帶來諸多不便，有時甚至嚴重影響到監(jiān)測站的運行。為保證水質(zhì)自動監(jiān)測站的正常工作，配備視頻監(jiān)視系統(tǒng)非常必要。

信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)，主要是在各個監(jiān)測站點安裝前端數(shù)據(jù)采集設備PLC（可編程序控制器），實現(xiàn)數(shù)字量、模擬量及網(wǎng)絡攝像機信號的采集，并將需要監(jiān)控的信息進行采集、數(shù)字化，然后接入傳輸網(wǎng)絡。采集來自水質(zhì)自動監(jiān)測儀的檢測參數(shù)攝像機的實時圖像數(shù)據(jù)，并通過傳輸網(wǎng)絡傳送到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心在后臺軟件平臺上，適時的瀏覽各水質(zhì)自動監(jiān)測站的水質(zhì)信息及視頻監(jiān)視信息。

2.6 防雷設施

自動站多地處偏僻地段，易遭雷擊，安全可靠的防雷裝置是保證自動監(jiān)測系統(tǒng)安全運行的重要條件。合理安裝電源避雷器和信號避雷器，以避免雷電對儀器設備造成的損壞。防雷（感應雷和自擊雷）裝置應充分考慮電源線路、通訊線路、接地系統(tǒng)的防護處理。

接地系統(tǒng)是防雷效果的基礎設施之一，設備應進行必要的等電位連接，以備雷電發(fā)生時所有設備處在同一電位平臺上，從而達到防止雷電災害的目的。為提高接地系統(tǒng)的性能以及接地系統(tǒng)的抗腐蝕性以使系統(tǒng)保持長效，接地電阻應小于1歐姆。在總配電房處進行接地系統(tǒng)的建設，接地系統(tǒng)的設計采用接地體加防腐長效接地降阻劑的方法。

2.7 環(huán)境保護設計

工程建設施工期對環(huán)境的影響包括建筑物施工和開挖埋設電力、通訊線路對河流水體和底質(zhì)的擾動及施工人員的生活廢棄物對環(huán)境的污染。建筑物施工和線路埋設對周邊環(huán)境的影響時間短、范圍小。但為減少其負面影響，在施工中要精心組織，在保證質(zhì)量的前提下，減少水中作業(yè)時間，同時采用圍堰施工等方法，降低工程施工對周邊環(huán)境影響。使用合理的生活設施，對施工人員生活廢棄物進行適當處置，減少環(huán)境污染。

運行中的環(huán)境保護主要是防止監(jiān)測儀器設備所產(chǎn)生的廢水對周邊環(huán)境的污染。采配水式監(jiān)測儀器的試劑、清洗劑等如直接排入水體，將對取水口水資源質(zhì)量和周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。為此，對采配水式監(jiān)測儀器所產(chǎn)生的廢水需收集、運送上岸、集中處置。管路除藻、除沙沖洗主要采用清潔水和空氣振蕩沖洗，間隔一定時間用除藻劑清洗，其中除藻劑需選用對環(huán)境污染較小的品種，如次氯酸鈉等。

3 結(jié)語

水利系統(tǒng)的水資源自動監(jiān)測站尚處于初級階段，且大多建于偏遠地區(qū)，建站條件差，因此，其設計和建設過程中需要及時總結(jié)經(jīng)驗，因地制宜，合理設計，確保建設安全、可靠，可滿足各地各部門水資源管理要求的自動監(jiān)測站